[发明专利]一种智能拉削设备及其工作方法

说明书

本发明公开了一种智能拉削设备及其工作方法；该智能拉削设备包括机座、拉削驱动组件、快速定位夹紧装置、智能拉削单元和电缆接头装拆机构。智能拉削单元包括同轴安装的拉刀主体和检测装置。所述的检测装置包括电缆插座、检测外壳、伸缩式图像采集组件和拉削力采集组件。伸缩式图像采集组件包括伸缩驱动组件，以及沿着检测外壳中心轴线的周向排列的若干个拍摄单元。电缆接头装拆机构包括支架、活塞推杆、电缆插头、插拔驱动组件和旋转驱动组件。本发明中的电缆接头装拆机构在不使用外部检测元件的情况下实现了任意初始角度的电缆插头与电缆插座之间的自动对接，提高了自动化程度，减少了拉削辅助时间。

技术领域

本发明属于智能制造技术领域，具体涉及一种数控拉床用的智能拉削设备，可对数控拉床拉削过程的状态参数进行监测，并进行拉刀的故障诊断和寿命预测。

背景技术

高效精密数控拉削装备是高端制造装备，是智能制造不可缺少的关键装备。高效精密拉削工艺主要用于汽车工业和航空工业，是汽车和飞机高精密核心零部件的主要加工方法和手段，如发动机、齿轮箱、差速器、传动轴系统、刹车制动系统、轮毂单元、方向机等。高效精密数控拉削工艺的高端应用在军工和航天航空领域，如炮管、飞机发动机等高精密核心零部件的加工。现代汽车工业、工程机械等制造业，逐步采用拉削取代传统的插削、铣削、刨削等加工方式生产零部件。因此，拉削加工的技术水平，从某一个侧面也标志着国家的汽车等制造业的水平。目前，国内高端数控拉削工艺和装备主要靠进口，以德国为首。国内拉床企业尚处于起步转成长期阶段。

汽车和飞机关键零件，大多采用高温合金、粉末高温合金、钛合金等难加工材料制造，零件形状复杂，尺寸精度要求高，技术条件严格，对零件表面质量、表面完整性要求高，其加工质量的高低直接影响到汽车和飞机的使用寿命和安全可靠性。另一方面，特别是汽车零件的加工，由于产品更新换代速度加快，对其生产效率要求越来越高。

近年来，随着车辆工程和航空发动机技术的不断进步和发展，这些关键零部件的加工技术有了大幅度的提升，从传统的加工工艺和手段，转向复合工艺和数控加工等自动化、集成化、精准化及高效化的方向推进和发展。对于形状复杂的汽车和飞机关键零件加工，目前基本上采用传统的数控铣削或拉削加工方式和装备。由于形状复杂，加工工序多，普遍存在加工效率和精度等主要问题。因此，迫切需要一种数控拉床用的智能拉削单元，可对数控拉床拉削过程的状态参数进行监测，并进行拉刀的故障诊断和寿命预测。

为此，本发明提出一种智能拉削设备，实现数控拉床拉削过程状态监测、拉刀的故障诊断和寿命预测，从而提高加工精度和刀具使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数控拉床用的智能拉削单元，可对数控拉床拉削过程的状态参数进行监测，并进行拉刀的故障诊断和寿命预测。

第一方面，本发明提供一种智能拉削设备，包括机座、拉削驱动组件、快速定位夹紧装置、智能拉削单元和电缆接头装拆机构。快速定位夹紧装置中的溜板滑动连接在机座上，并拉削驱动组件驱动进行拉削进给运动。智能拉削单元包括同轴安装的拉刀主体和检测装置。所述的检测装置包括电缆插座、检测外壳、伸缩式图像采集组件和拉削力采集组件。检测外壳与拉刀主体通过拉削力采集组件连接。工作过程中，检测外壳装夹在快速定位夹紧装置上。电缆插座安装在检测外壳远离拉刀主体的端部。

所述的伸缩式图像采集组件包括伸缩驱动组件，以及沿着检测外壳中心轴线的周向排列的若干个拍摄单元。检测外壳的中部开设有若干个径向滑槽。拍摄单元安装在对应的径向滑槽内。所述的拍摄单元包括径向移动块和图像传感器。径向移动块滑动连接在径向滑槽内。图像传感器安装在径向移动块朝向拉刀主体的侧面上。伸缩驱动组件包括伸缩驱动组件和活塞推拉锥柱。活塞推拉锥柱滑动连接在检测外壳的内部，并由伸缩驱动组件驱动进行滑动。活塞推拉锥柱的外侧面开设有与拍摄单元数量对应的导向槽。导向槽的长度方向与检测外壳的轴线不平行。径向移动块的内端与导向槽构成滑动副。通过活塞推拉锥柱的移动，能够带动图像传感器伸出检测外壳外，或缩入检测外壳内。